复合目标范文（精选7篇）
复合目标 第1篇
视频监控系统常用固定摄像机进行目标监控,但是由于视角有限,只能监控有限的区域。而可移动、旋转的摄像机可以改变拍摄视角,扩大监控范围,获得较为全面和完整的目标运动信息。去背景法[1]、帧差法[2]、光流法[3]是运动目标检测的常用,但适用于静态背景目标检测的去背景法、帧差法不适用于背景和图像同时随摄像机运动而改变的情况,而且光流法对环境变化的敏感度很高,计算较为复杂。因此,考虑到实用性与实时性,提出采用惯性传感器(集成三轴加速度计与陀螺仪)与摄像机结合拍摄,对序列图像进行运动补偿,使图像背景配准的改进帧差法。
2 帧差法动态目标检测
帧差法的基本原理是根据运动目标在图像序列中像素的变化,环境的变化并不会特别明显,这使得帧差法实现起来较为简单,而且噪声较小。将差分图像进行二值化运算,帧差法的关键在于阈值的选择,若选择的阈值过小,会引入不必要的噪声,造成误检或多检;若选择的阈值过大,会屏蔽掉部分有用信息。阈值可以不断学习训练进行设定。
3 图像背景配准
当摄像机的姿态发生变化就会导致被拍摄的物体影像发生一定的运动偏移。而图像序列的补偿,就是根据惯性传感器所采集的数据求取帧间图像的运动矢量,对原始图像进行补偿,从而稳定背景图像,实现运动目标检测。在实际图像的捕获过程中,连续两帧图像之间的产生的全局运动可以近似的表现为平移运动(x,y)和绕光轴的旋转运动。帧内图像参考点(x,y)在经过旋转运动后所处的坐标点为(x,y),再经过平移运动后,在当前帧内所处坐标为(x,y)。
3.1 图像序列平移补偿
图像的平移补偿是根据求得的平移运动矢量,将原图像中的所有点都按照指定的平移量水平、垂直移动。点经由图像的水平平移量和垂直平移量移动到点存在如下关系:
在惯性数据采集系统中,根据陀螺仪所采集到的数据,将该陀螺仪的输出信号通过积分转换成相机的俯仰角、横滚角、方向角。这些姿态角,根据公式:
便可求出平移变化矢量,再按照平移矢量的反方向将图像进行整体移动,可实现图像的平移补偿。
3.2 图像序列旋转补偿
图像序列间的运动常常不仅包含平移,而且还包含旋转,对于图像旋转量的补偿是补偿图像运动的难点。由于一般的相机靶面都是矩形的,因此图像在旋转后的轮廓会与原先的图像轮廓有所出入,所以,补偿运动前先要计算图像顶点旋转后的坐标值,假设旋转中心为(x0,y0),补偿公式为:
4 改进帧差法动态目标检测
传统帧差法仅适用于静态背景中动态目标的检测,因此需要通过对序列运动补偿分析的基础上,运用全局参数校正摄像机运动对于背景的影响再差分相邻两幅图像。选择两帧图像如图1所示。
完成相邻两帧图像背景配准后,进行背景差分得到二值图像如图2所示。
将面积小于设定阈值的区域去除,可得完整的运动目标区域。
通过改进帧差法消除背景,获得运动目标区域如图3所示,能够正确的识别运动目标并进行标示。
5 结语
通过分析了摄像机在进行图像序列的拍摄过程中发生的姿态变化,补偿图像背景,稳定图像序列。在分析运动目标检测现有方法的基础上,对图像帧差法进行了方法的改进,并用光流法与改进帧差法分别进行验证与分析,证实改进的帧差法在动态目标检测上更为准确。
摘要：针对移动摄像机进行大视角运动目标检测,在帧差法基础上,提出了一种适用且实时性好的检测方法,使其适用于动态背景下的动态目标检测。摄像机与惯性传感器结合拍摄,利用惯性传感器采集的惯性数据得到摄像机的全局运动参数,从而获得摄像机拍摄各帧图像的相对位置关系,进行图像背景配准补偿,得到校正后的图像,再根据帧差法检测出运动目标。实验表明,改进帧差法运算速度快,可以实现传统帧差法解决不了的动态背景下的目标。
关键词：帧差法,动态目标检测,背景配准
参考文献
[1]张正华,许晔等.基于背景差分和混合帧差的运动目标检测[J].信号与信息处理,2012,42(8).
[2]高凯亮,覃团发等.一种基于帧差法与背景减法的运动目标检测新方法[J].电讯技术,2011,51(10).
复合目标 第2篇
关键词：日语专业 复合型人才 ESP教学
1.引言
ESP（English for Specific Purposes：专门用途英语），指与某种特定职业或学科相关的英语。ESP课程基于学习者特殊的学习要求，将特定的学科、职业和实践活动相关联的内容和主题整合为教学资源，体现服务学科基本的教学方法和实践活动，并研究适合于这些实践活动的语言特点的课程（严明，2008）。2000年，由我国高校外语专业教学指导委员会颁发的《高等学校英语专业英语教学大纲》（简称《大纲》），确立了外语专业复合型人才的培养方向，即外语与其他有关学科知识结合的外语人才，并指出这种复合型专业人才是社会主义市场经济对外语专业教学的要求，也是新时代的需求。《大纲》指出“开设各种相关专业知识课程是培养复合型外语人才的重要环节”。在《大纲》的指导下，许多高校根据本学校本专业的发展状况和所在地区社会与经济发展的需求，探索着复合型外语人才的培养模式，通过开设ESP课程为外语专业学生提供相关专业知识。然而，部分针对ESP理论的研究表明其教学效果仍有许多不尽如人意之处，如：ESP课程实际执行的情况和课程目标差距较大，教学组织不够有序、师资培训缺乏、教学效果不够理想（王蓓蕾，2004）；课程目标不明确：教学效果缺乏保障；课程名称和教材使用混乱；教学方法落后；评估体系缺失等（梁雪松等，2006）。
本文从ESP的特征出发，结合日语专业人才培养目标及专业的教学特点提出日语专业ESP教学应保持日语专业本色，强调教学内容的实用性，注重需求分析，课程设置多元化，教学手段多样化，充分合理的利用各种资源，促进自主学习的开展的思路。
2.ESP的特征
Peter Strevens（1988）认为ESP有四个根本性特征和两个可变特征。四个根本性特征是：1）满足学习者的特殊需求；2）内容上和特定的专业、职业和活动相关；3）以适合这种活动的语言的句法、词汇、话语等为中心：4）与普通英语（General English）相对应。两个可变性：1）是在语言技能的习惯上可以有相对的限定性；2）在教学方法上可以有较大的灵活性。
因而，教学针对性强，课程设置必须满足学习者的特别需求是ESP的根本特点。从课程性质看，ESP课程既不是单纯的语言课，也不是单纯的专业课，其涵盖的知识面宽，既涉及语言和语言学知识、教育学知识、还涉及学习者所研习的专业知识。
3.日语专业ESP教学的思路
3.1保持日语专业本色，ESP教学内容以强调实用为主
日语专业是以培养具有良好的语言运用能力及文化沟通能力的人才为目的，拓宽知识面是为了学习者将来能更加有效地发挥语言优势。复合型日语人才的核心在于日语人才。基于此定位，日语专业的课程设置必须充分的考虑专业的培养特色。坚持语言应用能力为主，相关专业知识为辅的教学思路。以听、说、读、写、译五大技能课程为主干，ESP课程为补充和丰富，共同构成具有复合型特色的课程体系。不恰当地偏重相关专业课程的教学可能造成日语专业蜕变，最终失去它的特色，失去它存在的必要性。
3.2 注重需求，课程设置多元化，教学手段多样化
注重需求是ESP的一个重要特征，需求分析是ESP课程设置的基础。需求分析的内容之一是目标需求，即分析学习者将来必然遇到的社会文化环境、工作环境以及特定环境可能给其在未来工作中带来的特定心理状态等。我国复合型日语人才培养目标的提出是基于需求分析的，与ESP重视学习者需求的思路有着异曲同工之处。复合专业的选择面很宽，专业知识选择范围也非常大。因此，ESP课程设置应迎合人才市场的需要，学生的就业要求以及本院、系的办学定位，将知识类型进行板块化，为学生提供多方位，多种类型的“课程超市”，科学的引导鼓励学生进行个性化的知识重组。
需求分析的第二内容是分析学习者的“学习需求”，包括学习者技能和知识的需求，技能和知识掌握的先后以及学习方法的喜好等。由于ESP教学具备明显的专业内涵，其表现实质内容的语料载体随不同的专业学科方向而变化，因此，在教学组织的过程中，需考虑在词汇和专业内容知识上所花的时间和一般语言及学术理解和运用方面的技巧上所花的时间应如何合理分配。尽管日语专业学生语言基础较好，然而，ESP有其独特的专业词汇、常用句式和文体风格，与普通日语有很大区别。因此，语篇和专业词汇的教学仍是ESP教学的基础。教师可通过围绕ESP的语域展开分析，或就ESP词汇、术语、句子、文体与通用日语进行语义比较来引导学生认知ESP语法、词汇和格式的一些规律，也可通过语篇分析，实现联系上下文来确定语义。此外，课堂教学中可采用多媒体展示、研讨会、访谈、专题报告、辩论模拟交易会、创意营销等活动来启动学习者自然真实的语言互动，充分调动学生学习的主观能动性，培养其分析问题、解决问题、独立思考和独立工作的能力，使学生在任务的完成过程中整合已有的知识结构，完成新的知识和技能的嵌入。
3.3充分、合理的利用各种资源，促进自主学习的开展
师资问题是日语专业ESP教学的一个普遍问题。日语专业的ESP课程一般是由日语专业教师担任，教材的语言以及课堂教学语言也绝大部分是日语。虽然这一类教师具有扎实的语言基础知识和丰富的语言教学经验，但是他们对相关专业缺乏足够的了解，不熟悉其语言体裁，因而，教学主要以语言学习为主，有时也兼顾知识学习。另一类教师由相关院系的专业日语教师组成。这一类教师大都是该专业中日语水平较高者。他们熟悉本专业术语和专业内容。但是这一类教师缺乏语言教学的方法与技巧，不一定能帮助学生掌握好ESP语言特征和规律。单一的采用这两种模式都不能将日语与其他专业真正的结合在一起。因此，日语专业ESP的教学应通过整合和充分利用不同范围和不同层次的资源来实现。依托本校相关专业的优势，借助其他师资力量，以团队（Team teaching）方式进行教学。根据日语专业学生的特点，以团队的方式制订教学大纲、选编教材，组织课内外教学等。如：让日语专业的教师讲授语言特征和规律，专业日语教师用日语讲授阅读部分，为学生开读书目录，指导学生阅读。专业课教师做相关专业知识讲座，以补其所缺，丰富所学。
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资源利用的另一方式是借助计算机网络，给教学提供更为宽阔的平台。利用网络技术将有关学科的最新信息下载、编辑，制成讲义，以网络课程的方式呈现给学生。网络为教学内容提供了动态的资源，它的时时更新和内容的丰富与全面是课本教学所无法相比的，学生可以将课内教学与课外实践联系起来。还可以利用网络创建语料库，为学生提供许多相关的真实情景，特别是基于任务和解决问题型的情景，并且可以进行现场模拟，如：翻译模拟、商务会议与谈判模拟、对外联络与外事接待模拟等，使学生在校期间就有机会接触大量实际工作所需要的专业知识和技能。
网络资源的充分利用，也为学生的自主学习提供了良好的平台。日语专业教学大纲对“相关专业课程”的规划实际上为ESP课程的教学安排提供了指导原则，ESP课程作为语言课程的高一级延伸应该出现在四年制本科学习的后期，安排在第六到第七学期，以进一步拓展学生综合应用能力，ESP课程相对持续时间短。ESP的课堂教学就不能被赋予太多的功能，它只能起到抛砖引玉的作用。在ESP教学中采用“课堂教学+课下自主学习”的模式，在教师的指导下，学生在课后可通过网络的资源，进一步拓宽知识面。同时培养学生自主学习性也有利于更好的实现因材施教，满足学生个性化的学习需求。
4.结语
由于社会对外语人才的需求已呈多元化的趋势，将来的日语专业教学会越来越多地与某一个方面的专业知识或某一个学科结合起来。ESP教学将成为21世纪的外语专业教学的主流。但是，日语专业的ESP教学并不是要将日语专业的人才培养成另一领域的专家，因此，ESP教学以实用为主要目的，在教学中必须保持日语专业的特色。课程的设置与其教学的手段必须多元化，以满足人才市场和学生不同的择业需求。由于外语专业学生的培养和能力建设需要其他学科的参与，因而ESP教学要取得良好的效果要也必须注重加强学科之间的学习与合作。
参考文献：
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[2]梁雪松，陈黎峰，陆莺.英语专业ESP课程建设中的问题与对策[J].外语界，2006（4）：30—35.
[3]王蓓蕾.同济大学ESP教学情况调查[J]. 外语界，2004，（1）：35—421.
[4]严明.大学专门用途英语（ESP）教学理论与实践研究[M].哈尔滨：黑龙江大学出版社，2008.
复合目标 第3篇
关键词：矩量法,粗糙地面,复合电磁散射
0 引言
粗糙面和目标的复合散射在光学、电磁学与远程遥感等领域有着十分重要的意义与应用, 许多理论和工程实际问题需要对粗糙面和目标复合电磁散射进行研究[1,2,3]。近年来, 该领域的研究引起了越来越多学者们的重视[4,5], 目前大部分研究工作基于粗糙面与上方目标复合电磁散射进行, 事实上, 粗糙面与下方目标的复合电磁散射在诸如地下管线裂缝、混凝土结构中孔洞以及矿产资源的探测等领域具有不可低估的价值。国内外学者对此也进行了少量的研究, 在文献[6-7]中就研究了粗糙面与下方简单圆柱目标的复合电磁散射问题, 然而对于特定的沙壤土及其下方需考虑旋转的复杂目标的复合电磁散射研究, 国内外鲜有报道。本文应用计算精度较高的矩量法研究了指数型沙壤土地面及其下方需考虑旋转的复杂梯形截面柱目标的复合电磁散射问题, 其中, 地面介电常数采用四成分的土壤模型。分析了粗糙面高度起伏均方根、土壤湿度、柱体埋藏深度、柱体大小、柱体倾角与复合散射系数依赖关系。
1 复合电磁散射理论
如图1所示, 粗糙地面和柱体表面轮廓分别为Sr和So, 粗糙地面Sr将空间分为上方区域Ω0 (ε0=1, μ0=1) 和下方区域Ω1 (ε1, μ1=μ0) , 梯形截面边cd与x轴的 (柱体倾角) 夹角为β, 梯形截面柱的几何中心点坐标为 (0, -H) , θi和θs分别为入射角和散射角。假如电磁波 照射到粗糙面上, ψ0 (r) 为区域Ω0和Ω1中的总场分别为ψ0 (r) 和ψ1 (r) , 它们满足如下的边界方程[8]:
这里, G0 (r, r') 和G1 (r, r') 分别为区域Ω0和Ω1中的格林函数。ψ0 (r) 和ψ1 (r) 在粗糙面上任意点满足边界条件
这里, 若考虑TE波入射取ρ=1, 若TM波入射取
将粗糙表面沿x轴离散为Ns段, 同时将目标沿其表面轮廓为N0段。采用脉冲基函数结合点匹配做检验 (矩量法) , 由式 (1) - (3) 得到下面矩阵方程:
式 (6) 的未知矩阵块V1 (x) =ψ0 (r) , r∈Sr, r∈Sr, V3 (x) =ψ1 (r) , r∈So, 矩阵块L的元素为lm=ψi (rm) , 各系数矩阵块中元素的表达式分别为:
这里, H (1) 0和H (1) 1分别为第1类0阶和1阶汉克尔函数, z' (x) 、z″ (x) 和z'o (x) 、zo″ (x) 分别为粗糙面高度起伏函数z (x) 和目标轮廓函数zo (x) 的一阶和二阶导数。由以上各式可看出, 矩阵块A、B、C、D由粗糙面信息决定, E、F、G为目标和粗糙面相耦合的矩阵块, 矩阵块H仅表示目标信息。
为避免人为截断粗糙面而产生的反射和边缘绕射等效应, 采用对平面波调制一个光滑Gauss后的Thorsos锥形波入射。式 (6) 中的未知矩阵块V1 (x) 、V2 (x) 和V3 (x) 可通过共轭梯度法求解。区域Ω0中任意点的散射场的表达式为:
式中, 为观察方向的波矢量, θs为散射角。归一化的复合双站散射截面可表示为
2 数值计算结果
实际粗糙地面由指数分布的功率谱密度和Monte Carlo方法[7]来模拟产生, 需考虑旋转的等腰梯形截面导体柱位于粗糙地面下方, 如图2所示。在下面计算过程中若不特殊说明, 取梯形截面边bc与cd之间的夹角α=60°, 柱体倾角β=5°, 入射角θi=30°, 频率f=0.3GHz, 锥形波波束宽度因子g=30λ。粗糙面长度L=120λ, 将地面和梯形截面柱表面分别用1200和100个网格点均分。土壤类型采用四成分的沙壤土, 沙和黏土含量分别为S%=51.5%, C%=13.5%。选择不同的土壤湿度mv, 土壤的复介电常数ε=ε'+ε'i可根据文献[9]计算得到, 本文数值结果以TM锥形波入射为例, 粗糙地面统计样本个数为100。
2.1 算法验证
为验证粗糙面与目标复合电磁散射矩量法研究的有效性, 图2给出了δ=0.1λ, l=2.0λ, mv=0.1时, 在目标退化 (ab=10-8λ, cd=2×10-8λ, H=100λ) 的情形下, 粗糙地面及其下方梯形截面柱的复合电磁散射系数与纯粗糙面电磁散射系数的差异, 通过比较可以发现, 两条曲线吻合得很好。证明了该算法的准确性。
2.2 地面高度起伏均方根对复合散射系数的影响
取l=2.0λ, ab=4.0λ, cd=8.0λ, H=2.3λ, mv=0.2, 分别取δ=0.05λ, δ=0.1λ, δ=0.2λ。研究地面高度起伏均方根δ对复合散射系数σ的影响, 结果如图3所示。可以看出, 在大部分散射角范围内, σ随着δ的增大均有所增大, 而在镜向方向, σ随δ的增大而减小, 这是因为随着δ的增大, 地面的粗糙度变大, 非相干散射分量增大, 相干散射分量减小, 导致σ减小。另外, 当高度起伏均方根增加到一定程度, 镜向方向不再是整个散射角范围内散射系数σ幅值最大的方向, 出现明显的后向增强效应。
2.3 土壤湿度对复合散射系数的影响
取δ=0.05λ, l=2.0λ, M1=4.0λ, M2=8.0λ, H=2.3λ, 土壤类型为沙壤土, 土壤湿度分别取mv=0.1g/cm3, mv=0.2g/cm3, mv=0.3g/cm3, 通过文献[9]计算得到不同湿度对应的等效复介电常数分别为ε=4.95+0.09i, ε=10.32+0.18i, ε=18.23+0.31i。研究土壤湿度mv对复合散射系数σ的影响, 结果如图4所示。可以看出, 随着mv的增大, σ幅值在整个散射角θs范围内均有所增大, 这主要是因为mv增大时, 土壤有效介电常数实部增大, 导致土壤粗糙表面的反射增强。
2.4 柱体埋藏深度对复合散射系数的影响
图5给出了在δ=0.1λ, l=1.0λ, ab=4.0λ, cd=8.0λ, mv=0.1g/cm3的情形下, 不同梯形截面柱埋藏深度H=2.0λ, H=3.0λ, H=4.0λ对应的复合散射系数σ随散射角θs的变化曲线。总体来说, 随着H的增大, 复合散射系数σ在整个散射角范围内均有所减小, 这主要是因为随着H的增大, 柱体与粗糙面之间的耦合变弱, 导致σ也随着减小。另外, 只有梯形截面柱体埋藏深度较小时, H才会对σ有较明显的影响, 这一结果说明浅埋梯形截面柱体才会对复合散射系数σ产生明显的影响。
2.5 柱体大小对复合散射系数的影响
图6给出了δ=0.05λ, l=1.0λ, H=2.5λ, mv=0.1g/cm3时, 不同梯形截面上、下底尺寸ab=3.0λ、cd=6.0λ, ab=4.0λ、cd=8.0λ, ab=5.0λ、cd=10.0λ对应的复合散射系数σ随散射角θs的变化曲线。可以看出, σ随着梯形截面上、下底尺寸ab、cd的增大而增大, 这一结果在-70°<θs<-10°范围内明显, 这主要是因为随着梯形截面尺寸的增大, 粗糙面与梯形截面柱之间的耦合增强, 导致σ增大。另外, 梯形截面柱上、下底尺寸M1、M2的变化对镜向附近σ影响不大, 这一结果表明地面与埋藏柱体在镜向附近σ主要取决于背景地面的散射。
2.6 柱体倾角对复合散射系数的影响
图7给出了δ=0.05λ, l=1.0λ, ab=4.0λ, cd=8.0λ, mv=0.1g/cm3情况下, 不同柱体倾角β=5°, β=10°, β=15°对应的复合散射系数σ随散射角θs的变化情况。可以看出, 柱体倾角β对复合散射系数σ的影响较小, 但还是有固定规律可循, 在镜向方向附近, β的变化对σ几乎没有影响, 但随着β的增大非镜向方向σ也随之增大, 这一结果在-60°≤θs≤-30°范围内较明显, 这是因为柱体倾角β越大, 斜放梯形截面柱棱边距离粗糙面越近, 导致耦合散射增强。
3 结束语
本文应用矩量法研究了指数型沙壤土地面及其下方需考虑旋转的梯形截面导体柱的复合电磁散特性, 结果表明粗糙地面高度起伏均方根、土壤湿度对复合散射系数有显著影响, 而柱体埋藏深度、柱体大小、柱体倾角对复合散射系数的影响较小。这些结果对实际地、海面下方目标的识别、探测等科学技术的研究具有重要的现实意义。
参考文献
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复合目标 第4篇
关键词：一维PM粗糙海面,二维导体舰船,矩量法,复合散射系数
近年来, 鉴于实际海面与目标复合电磁散射研究在目标隐身技术、海洋遥感和雷达探测中的重要意义, 相关问题的研究已引起了国内外学者的广泛关注。当随机粗糙面上方或下方有潜游目标、漂浮物及低飞目标存在时, 电磁散射包含了随机粗糙面与这些特定目标之间复杂的电磁相互作用, 这种相互作用在粗糙面及目标上产生了额外的感应电流, 从而在目标识别和雷达检测的过程中出现漏警或虚警情况, 同时也给目标的制导与跟踪带来较大困难[1]。因此, 开展地、海等粗糙背景以及其目标复合电磁散射特性的研究, 通过建模建库和特征提取, 建立多干扰环境下目标的复合散射模型, 为目标回波特性的特征提取、精确制导、控制和识别、数据采集、仿真以及隐身与反隐身技术的深入研究提供必要的理论依据和实用模型。
粗糙面和目标的复合散射建模一般难以简单地采用解析近似解的方式。因为起初, 对于目标和经典粗糙面的复合电磁散射研究, 人们一般将目标和粗糙面的散射特性进行分开研究[2]。实际上, 应当将粗糙背景和目标作为一个完全的整体看待, 既要考虑他们直接的相互耦合作用, 又要考虑粗糙面和目标各自独立的电磁散射。
该研究只是属于起步阶段, 目前除了物理光学近似和几何绕射理论等近似方法外, 基于各种微分/积分方程的电磁场数值方法, 诸如Mo M, FEM/BEM, EFIE、MFIE、CFIE, FDTD, 以及基于这些算法的改进算法, 如基于有限元法的区域分解法、多集子方法和基于这些数值算法的改进算法等, 也被应用到目标符合及其求解粗糙面背景复合散射中, 并能够得到较精确的数值解[3]。本文以Mo M为算法, 将Mo M和互异性原理相结合, 研究了一维PM粗糙面与其上方二维导体舰船目标复合电磁散射。
1 积分方程的建立
图1为一维PM粗糙海面及其上方二维导体舰船目标复合电磁散射示意图。海面为PM粗糙海面, 海面上方风速为U19.5, 海面的相对介电常数为ε1。考虑入射波为垂直极化锥形波, 海面上方空间总磁场为Ψ0 (r) , 海面下方空间总磁场为Ψ1 (r) [4]。可以建立如下积分方程[5]
其中, Soa和Sob为舰船目标露出海面的部分和淹没于海水的部分[6]。Sr代表粗糙海面轮廓, S0代表目标表面轮廓。Ψi (r) 表示入射场, 目标的几何中心点为 (0, H) , 入射角和散射角分别为θi和θs。G0 (r, r') 和G1 (r, r') 分别为上、下半空间的二维空间格林函数。考虑边界条件[1]
其中, ρ=ε1。
2 矩阵方程的建立
粗糙海面沿x方向剖分了Nr段, 舰船露出海水的部分沿其表面轮廓剖分了Noa段, 舰船在海水下方部分沿表面轮廓剖分了Nob段。与上节相同, 结合边界条件式 (5) 和式 (6) , 利用矩量法对上面4个耦合的标量积分方程进行离散, 可以得到以下矩阵方程
在求解矩阵方程式 (3) 后, 海水上方空间的远区散射场可以按式 (24) 计算[7]
其中
即可得到复合散射系数。
3 数值计算及结果分析
舰船模型的具体电尺寸如图2所示, 其中入射电磁波频率为1 GHz, 粗糙海面长度为140λ, 锥形波因子g=λ/4, 所得结果均是基于100个粗糙海面样本。
图4给出了不同风速下, 一维PM谱海面及其与上方舰船目标的复合电磁散射系数的对比, 通过与图3中单纯海面电磁散射系数的对比可以发现, 粗糙海面与舰船目标的复合散射系数比单纯粗糙海面稍大, 尤其在镜向方向附近。并且复合散射系数曲线比单纯海面的散射曲线振荡剧烈, 同时可以发现复合模型的散射系数对于海况变化不敏感。
图5给出了入射角和船的吃水深度对于海面及舰船目标复合散射系数的影响。显然, 舰船的吃水深度d的变化对于散射系数的改变也不明显, 这主要由于海水是高导电体, 电磁波透射到海水中的能量几乎全部被海水吸收, 所以该复合模型的复合散射系数主要依靠海面以及舰船目标在海上的部分。另外, 随着入射角的增加, 复合散射系数的镜向方向分量减小, 但散射系数后向附近散射分量增强。因此对于单站雷达在捕获海面上方舰船目标时, 照射角越大, 船体越容易被探测到。
4 结束语
本文应用矩量法计算了一维PM粗糙海面及其上方二维导体舰船目标复合电磁散射特性。并建立了积分方程, 保证了结果的准确性。计算了不同风速、不同入射角和舰船吃水深度的电磁散射特性。但是并没有计算不同频率、不同目标形状、大小及高度等情况下的复合散射场, 还需更一步考虑和计算。当然本方法还局限在用矩量法应用在一维PM粗糙面及其上方二维导体舰船的复合散射中, 关于大尺度粗糙面和更为实际的介质粗糙海面上方目标电磁散射还未进行研究, 有关计算结果和理论还需要实验进一步验证。
参考文献
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复合目标 第5篇
一、独立综合性院校所培养的复合型人才的特征
独立综合性院校所培养的复合型人才, 是指具有两个 (或两个以上) 专业 (或学科) 的基本知识和基本能力的人才。一是指社会科学与自然科学之间以及多种专业的复合;二是指智力因素和非智力因素的复合。正如专家指出的:由通才转向专才, 再由专才向复合型人才的转化, 具有更广泛、更丰富的内涵。复合型人才具有以下基本特征:
1. 基础知识面要宽。
复合型人才要基本通晓两个 (或两个以上) 专业或学科的基础理论知识和基本技能, 要实现由专业教育向通识教育的转变, 要具备较宽的知识面, 才能实现多学科知识的融会贯通, 同时也为相关专业知识的学习和能力的培养提供了良好的基础。
2. 专业知识的综合。
复合型人才具有多学科的知识, 但这些专业知识不是松散没有联系的, 而是相互交叉、融合, 能形成新的知识、新的思维方法和综合能力, 不仅有助于解决本学科、本专业的问题, 而且更容易有所发明有所创造。学科知识能否融合并综合地发挥作用, 是复合型人才的重要标志。
3. 具有创新能力。
复合型人才可以通过不同学科知识和能力的融合而达到对原来的知识、能力的超越, 即能用一种全新的思维方法来思考所遇到的问题, 提出新的解决问题的办法。
4. 操作能力的综合性。
复合型人才的主要特征, 就在于具有多专业的操作能力, 也就是常说的“能文能武”。多专业的动手操作能力体现了复合型人才能力的综合性。
二、独立综合性院校复合型人才培养的主要方式
人才的培养主要有通才培养和专才培养。通才培养是指在学生掌握必要的人文社会科学和自然科学知识的基础上, 给予其必要的专业知识, 但其基础知识和专业知识的关系比较松散, 主要着重于基本素质的培养。专才培养是指给予学生的基础知识主要是为了其专业需要而设置, 基本能力也主要是为专业服务, 其基础知识和基本能力与专业知识之间有较密切的关系。
独立综合性院校复合型人才的培养既不同于通才培养, 也不同于专才培养, 它是根据新世纪对人才的要求, 适应社会发展对人才需求的不断增加而出现的一种人才培养模式。它是指通过修读第二学历 (学位) 或辅修跨学科的其他专业等途径, 使本科生获得本专业以外第二 (甚至第三) 个专业的基本知识和基本技能, 成为能适应跨专业、跨学科工作和研究的复合型人才。作为独立学院, 复合型人才的培养就是将学生就业压力解决在就学期间, 使学生能持“双证书” (本专业毕业证书和二学历或辅修或职业资格证书) 走出校门, 成为应用型实用型复合型人才。根据我院的教学实践, 我们认为在独立学院开展复合型人才培养主要可以采取以下几种形式:
1. 二学历 (位) 制。
即在本科学习期间参加第二专业 (跨学科专业) 的学习, 获得两个专业的本科学历或学士学位。这种学习方式需要学生参加自考系列的考试, 以单科结业的方式累计学分, 修满学分和通过学位外语考试, 获得由省自考委员会和主考院校颁发的毕业证书和学位证书。如我院学生可选修工商管理专业、法学专业、计算机科学与技术专业、对外汉语专业、韩国语和日语等二学历 (位) 专业学习。
2. 辅修专业制。
即学生在学习主修专业 (本、专科) 的同时, 辅修另一学科专业, 修满规定学分, 获辅修证书。这是以培养专业能力为主要目的的学习方式, 学生通过相应专业知识的学习, 通过修满辅修专业学分, 而获得本校颁发的辅修专业证书。这是一种实用、高效的培养复合型人才的模式。如我院学生可以选修工商管理、计算机科学与技术和财务会计等辅修专业。
3. 选修课制。
通过跨专业、跨分院选修课和全院性选修课, 建立学科或专业选课模块, 让学生自由选修。学生修满某一模块的规定学分, 给予选修课学分。模块式选课有利于学生比较系统地学习某一学科或专业的知识, 加深对该学科或专业的了解和认识, 使学生成为复合型人才。选修课制是一种最灵活、最广泛的复合型人才培养模式, 同时学生也可通过选修课的学习, 参加对应国家职业资格的考试来取得证书。如各专业学生可选修人力资源管理课程, 通过系统地学习, 学生可参加国家人力资源管理师考试取得职业资格证书。
4. 职业资格证书制。
国家职业资格证书制度是劳动就业制度的一项重要内容, 也是一种特殊形式的国家考试制度。它是按照国家规定的职业标准, 通过政府劳动保障行政部门认定的鉴定机构, 对从业者的技能水平或职业资格进行客观、公正、科学、规范的评价和鉴定, 并对合格者授予相应的国家职业资格证书。中共中央《关于建立社会主义市场经济体制若干问题的决定》指出:“要制订各种职业的资格标准和录用标准, 实行学历文凭和职业资格证书制度。”国务院《关于〈中国教育改革和发展纲要〉的实施意见》进一步明确:“大力开发各种形式的职业培训, 认真实行先培训后就业, 先培训后上岗的制度, 使城乡新增劳动力上岗前都能受到必须的职业训练, 在全社会实行学历文凭和职业资格证书并重的制度。”国家职业资格证书是持有者具备某种职业所需要的专门知识和技能的证明, 是持有者求职、任职、开业的资格凭证, 是用人单位招聘、录用员工的主要依据, 也是境外就业、对外劳务合作人员办理技能水平公证的有效证件。
三、独立综合性院校复合型人才培养的定位
独立综合性院校所培养的复合型人才就是具有多种专业能力和岗位操作能力的人才。因此, 摒弃过时的、僵化的、保守的人才培养观念和模式, 构建复合型人才培养模式, 培养大批具有创新精神和实践能力的高素质人才, 既是社会主义现代化建设的迫切需要, 也是高等教育适应科技进步的现实性选择。我们要围绕着“基础性、适应性、创造性”等培养定位, 构建起独立学院复合型人才培养模式。
1. 基础知识扎实。
基础知识是相对稳定的, 对每个人来说都是必要的。基础性课程及基础理论, 只有内化为学生个体的素质, 才能使学生适应知识更新和淘汰的挑战。因此, 要引导学生在基础知识上下功夫, 使学生通过基础理论和知识的学习, 掌握运用综合知识, 去发现问题、分析问题, 找到解决问题的原则和方法。同时, 增强基本技能的训练, 包括专业的基本实验和研究技能、计算机能力、中外文能力等, 不断增加学生在未来社会竞争中的可持续力, 以适应知识经济的需要。
2. 专业知识面广。
现代科学技术发展的显著特点, 一是信息量的急剧增加和知识、技术的迅速更新;另一个突出特点是高度综合性。这两个特点使得社会上专业的概念淡化, 人们在从事一项工作或转移到另一个新的工作领域时, 除了基础知识之外, 广博的知识面就显得尤为重要。因此, 独立学院在教育内容上要紧跟上新技术革命的形势, 要更新技术, 要注重课程配套、知识结构和层次结构的完整性, 以培养学生具有广博的知识面, 经过两个或两个以上专业的训练, 以后就能够适应不同专业、跨学科领域的工作。
3. 操作能力强。
独立学院培养的人才是以实用型应用型人才为主。市场上缺少的就是具有系统的专业知识, 具有较强的动手操作能力的人才。理论课教学与实验课、实习课教学的有机结合是培养学生动手操作能力的有效途径, 是实现培养目标的主要方法。我院完善的实验设备、齐全的实习工厂为学生进行操作能力的培养提供了有力的保障。
4. 具有创新精神。
创新是一个民族的灵魂, 没有创新就没有发展。要创造新的知识, 发现新的规律, 丰富科学知识的新体系, 形成认识世界和改造世界的新观念、新思想、新方法。知识经济在要求人才拥有知识的同时, 特别强调人才的科学创新精神, 谁掌握了更多的创造性知识, 谁就更有竞争力。基础知识扎实、专业知识面广、综合素质全面、操作能力较强、具有创新精神, 所有这些构成了面向21世纪独立学院复合型人才培养的基本目标。
5. 综合素质全面。
既要使学生具备把自己的事业与人类文明、社会进步融为一体的品格和社会责任感, 又要具有勇于坚持真理、热爱祖国的思想道德;要具有良好的知识结构和底蕴深厚的人文修养, 要自信、乐观、豁达、合群, 要有不怕困难和挫折的良好心理素质。我院为把独立综合性院校复合型人才的培养落到实处, 成立了培训中心, 配备了专职的教师, 主要负责学生第二学历、辅修专业、国家职业资格培训的组织与管理。我们所提出的“双证书”培养目标, 就是为了让学生成为独立综合性院校的复合型人才。学生参加“双证书”的学习, 使学生在走出校门前就具有多岗位就业的能力, 提高了学生的学习积极性, 也使学生清楚地认识到在走向社会、走向成功的过程中, 需要付出更艰辛的努力。培养复合型人才是独立综合性院校的办学特色之一, 必将给独立学院的发展和壮大带来新的生机和活力。
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复合目标 第6篇
1 突出创新, 设置麻醉学专业特色生理学课程
1.1 麻醉学专业特色生理学课程教学内容的整合
教师在进行生理学 (含麻醉生理学) 教学之前, 对教学总体培养目标和要求、专业培养目标及麻醉学专业毕业生应当获得的知识和能力、修业年限、课程基本要求、课时分配、教学目的和任务、知识和技能范围、教材体系和深度、教学进度和基本要求等都必须深入了解, 并参与到教学内容和课程体系的整合改革中, 积极与教务部门及麻醉学专业的教师沟通。由于麻醉学专业的生理学 (含麻醉生理学) 在麻醉学专业一年级学生开设, 学生的专业学科知识面较窄, 自学能力和综合能力相对较薄弱, 不利于其自主学习积极性的发挥。首先针对性的制定麻醉学专业生理学 (含麻醉生理学) 教学大纲, 及麻醉学专业生理学授课任务和授课进程表。设置生理学 (含麻醉生理学) 课程, 即撤销独立的麻醉生理学课程, 课时数由原来的68课时增加到84课时。同时选择的生理学教材是与临床医学专业学生同样的人民卫生出版社的统一规划教材《生理学》 (第7、8版) 。通过优化整合不同章节的知识交叉点, 将麻醉生理学中的重点相关内容, 根据生理学内容的系统进行整合, 重点是在原有的生理学课程的基础上, 整合麻醉过程、麻醉药物、麻醉方式对生理功能影响的麻醉生理学内容。
1.2 麻醉学专业特色生理学教学的组织
根据教学内容目标, 实施以点带面法和比较讲授法, 提高课堂教学效率和学生归纳总结的学习能力, 培养学生对生理学研究的兴趣、开阔学生视野, 为学生顺利报考研究生、临床执业医师资格、择业或提高自身素质创造条件。充分体现“教为主导, 学为主体, 提高综合能力为主线”的教育理念。比如在新学期生理学的第一节课上, 就强调内环境稳态与生理功能的关系, 而手术时麻醉医生又是如何保证机体的稳态维持的。麻醉前、麻醉中以及麻醉后如何通过生理指标的监测达到麻醉目标。以系统生理学模块为主线, 按生理功能系统内容划分, 在生理学各个器官系统的内容讲解之后, 整合相应的麻醉生理学内容。比如讲解循环系统, 先介绍衡量心脏泵血功能的生理指标, 接着联系麻醉监测指标围绕失血性休克病人抢救是麻醉医师应该围绕什么样的处理原则进行抢救, 抢救成功的衡量指标又是如何变化的进行讨论。在讲解呼吸系统时, 首先介绍衡量个体肺功能的生理指标, 接着教师提出思考题“麻醉过程中的呼吸管理对呼吸功能的各项生理指标是如何影响的, 麻醉过程中如何监测呼吸功能, 使用呼吸机的撤机标准又是如何判定的”开展课堂讨论。这些课堂讨论或课后思考题既涵盖了生理学的基础理论知识, 又有一定程度的扩展, 偏向于麻醉临床实践的内容, 使学生主动思考, 寻找答案, 在学习的过程中逐渐认识到生理学与麻醉临床实践的关系密切, 激发学生的学习主动性和积极性。对于这些课堂教学的设计环节, 学生的反馈也很积极, 期末教学调查显示大部分学生认为教师的课堂提问讨论或课后思考题“除了帮助其分析、复习、记忆所学知识点外, 部分提问有一定的难度, 但确实能引发其对知识的深入探索和发现”, “适合生理学和麻醉生理学学习的需要, 多数能引起学生学习愿望”。
1.3 融素质教育于教学过程, 促进人才全面培养
在生理学的教学过程中, 教师从人才战略的高度出发开展双语教学, 追求人才素质和长期效应, 建立一个有利于提高学生英语学习兴趣与热情以及英语应用能力的良好环境[5,6]。目标是全面提高麻醉学专业本科生的外语能力, 提高其终身学习、获取信息与知识的能力, 使其毕业后能更好地学习专业知识、了解本领域的发展。教师在课堂教学中, 结合课堂使用的英文教材提出问题, 检查学生课后复习效果。学生通过课前预习和课后复习, 制定自己的学习目标, 及时消化当天的学习内容, 提前思考下一次生理课的内容, 做到学有目标。在每学期的生理学授课结束后, 通过调查问卷及时调查麻醉学专业学生对整合了麻醉生理学的生理学双语教学改革的反馈意见, 期末的教学调查显示大部分学生认为“可以接受英文授课内容的比例在一半左右较好”, “双语教学在二年级开展比较合适”, 80%的学生认为“在本科生中开展双语教学很有必要”。90%的学生认为“双语教学的实施确实可以提升外语知识, 专业知识和能力, 开拓国际视野和意识”。
1.4 创造条件, 加强实践教学和创新教学
教学方式除了课堂教学为主, 也结合专题讨论和实验教学;积极创造条件, 利用探索性实验和课外兴趣小组培训学生创新能力, 编写了麻醉生理学实验指导, 编写适合麻醉学专业学生使用的生理学 (含麻醉生理学) 复习题册。麻醉学专业“启明星”小组学生的学习以生理学为基础, 以基础知识、研究思路、研究方法为重点, 在麻醉学专业本科生中申报大学生科研课题, 要求学生以课题运作形式来开展课外科研, 培养既有科研能力又有临床能力的复合型人才为目标, 学生通过查阅文献、实验设计、标书撰写、课题申报、实验研究、数据处理和论文答辩等科研工作的基本程序, 使学生能够亲身参与麻醉学专业的相关科学研究, 支持本科生早进课题、早进实验室、早进团队。指导教师可以先提出问题, 比如“临床监测麻醉期间患者生命体征的变化, 可以帮助麻醉科医师做出正确判断和及时处理, 维持患者生命体征稳定, 保证手术安全, 促进术后转归。那么, 如何监测患者的体征, 哪些指标是必须监测不能遗漏的?在监测这些生理指标的过程中需要用到什么麻醉技术技能和仪器设备?”培养学生一切从实际需求出发, 将基础研究与临床应用相结合的能力和意识。
2 以人才培养为目标完善评价考核方法, 通过诊断性评价、形成性评价和总结性评价相结合的全过程评价体系
通过对学期结束后的理论考试成绩进行分析, 麻醉学专业学生的生理学 (含麻醉生理学) 卷面成绩与平行班授课的其它医学专业学生相比, 不及格率、合格率、优秀率的差别没有统计学意义, 但是, 平时课堂提问讨论成绩, 实验和大学生实践成绩差别显著。2013年毕业的麻醉学专业307人, 考研率18.2%, 就业率100%, 其中三甲医院就业率达到37.8%。通过教学改革, 不但建立了适合麻醉学专业本科生学习的特色生理学课程, 特别是在麻醉生理学实验教学中, 利用教研室开展的全麻药作用机制研究条件, 为三届麻醉专业本科生开设系列相关特色实验等。麻醉学专业本科学生课题申报、“挑战杯”竞赛获奖、发表论文都取得显著成效。2010级麻醉专业本科生的大学生科研项目“急性吗啡耐受过程中脑奖赏系统与惩罚系统的变化”的开展为麻醉学专业大学生科研的开展提供了平台。根据教学过程中麻醉学专业本科生对生理学教学改革的反馈意见, 这种教学改革的方式被95%的学生接受和支持。
综上所述, 通过在麻醉学专业本科生中开展的特色生理学教学, 改革教学内容与课程体系, 创新教育教学方法, 突出创新和实践能力, 确定学生在学习中的主体地位;完善评价考核方法, 建立形成性评价和总结性评价相结合的全过程评价体系, 按照“加强基础, 拓宽口径, 强化实践, 注重能力, 优化体系, 体现特色”的原则, 力争培养一批基础扎实、知识面宽、能力强、素质高, 未来具有较大发展潜质的麻醉学卓越创新人才。在目前改革的基础之上, 仍然有提升的空间, 比如优化课时分配与讲授内容的选择, 优化学生的实验和实践教学方式及学时分配, 充分利用麻醉学实验中心综合平台开展实验和实践教学, 增加大学生自主学习的时间等, 这些问题都要根据各专业学生的不同特点和培养目标, 以及学校的发展方向做出及时调整, 因此如何在不同专业本科生中进一步完善特色生理学教学值得继续研究探讨。
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复合目标 第7篇
AGV系统作为未来自动化物流的重要组成部分,具有广阔的发展前景,调度技术作为AGV自动运输系统的核心技术,应进一步加强其研究。作为一个并发系统,多个AGV同时运行时必然会带来冲突、死锁等问题[2],将严重影响系统运转效率,降低系统运行可靠性。传统的控制系统一般采用集中调度策略,多AGV的路径规划算法和任务调度过程都在一个中央控制器中实现,当系统中AGV数量增大时,系统的结构和路径规划算法十分复杂。在AGV系统调度方面,柳赛男等给出了在遗传算法的基础上,考虑工艺路线的调度算法[3];雷定猷等从柔性制造系统的角度,考虑不同任务优先级,提出了以最小化路径总长度为目标的调度模型[4];金芳等以仓库运输系统作为研究对象,研究了排队理论在AGV调度中的应用[5];针对混合区域内多AGV的协调调度,也有学者进行了相关研究[6],Kusiak和Cyrus提出了一种最小化空闲运行时间的遗传算法来解决AGV调度问题[7]。但是,大多数调度策略都是基于“推式策略”(push strategy),不能适应生产模式的需求。
文中从生产系统实际应用需求出发,重点围绕AGV调度系统建模和AGV路径规划,研究多目标复合任务调度模型与AGV路径搜索算法,适应复杂生产场景任务搬运需求,提高系统整体运行效率。
1 多目标复合任务调度模型
1.1 多AGV任务调度模型分类
在多AGV系统中,任务调度决定了搬运任务执行的先后顺序和时间长短,任务调度算法的合理性和实用性是影响生产系统运行效率的关键因素,目前常用的AGV任务调度策略有静态任务调度模型和动态任务调度模型2种[1]。
对于静态调度模型,所有的搬运任务已知,在车辆执行任务之前,每一辆车的运行路径都得到了优化确认,离散调度模型算法简单,但是任务环境适应性较差,无法处理实时增加的搬运任务,同时无法应对车辆拥堵、任务变更、车辆充电等情况,因而多AGV静态调度模型已经无法适用生产情况复杂的搬运需求。多AGV动态调度模型实时获取搬运任务状态和车辆状态,根据搬运任务需求灵活调整搬运任务执行顺序,从而能够最小化搬运任务优先级变化、生产任务变更及车辆停用等不确定因素对生产带来的影响。动态调度模型需要实时更新系统状态,在线求解任务分配方案,系统运算复杂度随着选取时间间隔的减小而增大,因此在多AGV动态调度算法中,通常根据实际生产情况确定计算频率,保证系统动态响应的实时性。
1.2 多目标复合调度模型
多AGV调度系统多是基于等待时间、队列长度、系统吞吐量、运行距离、车辆利用率等指标所建立。考虑到实际生产过程中,搬运任务执行效率主要反映在车辆运行距离、任务等待时间和任务优先级,文中提出一种基于总的行驶距离、等待时间和搬运任务优先级的多AGV任务调度模型。目标函数如(1)所示:
式中:m为当前任务数;k为当前可用AGV车数;xij=1表示第i个任务被第j辆AGV执行,否则xij=0;dij表示第i个任务被第j辆AGV执行产生的路径长度;ti为当前时刻第i个任务的等待时间;pi为当前时刻第i个任务的优先级;u1,u2,u3为权重系数。
当前复合调度模型的权重系数尚未有明确的分配理论,难以定量分析权重系数的分配方式是否合理,因此文中采用经验法确定权重系数,根据系统表现,动态调整权重比例。
2 路径规划
为了获取AGV初始位置与搬运起始点和目标点之间的最段距离,需要规划AGV行驶路径,同时保证多AGV运行环境下的行驶畅通。
2.1 路径特征描述
AGV路径规划中通常存在位置冲突、相向冲突和同向冲突3种冲突类型。位置冲突为多辆AGV同时到达同一位置节点;相向冲突为同一条路径同时只允许1台AGV通过,而2辆AGV相向行驶互不相让发生冲突;同向冲突为多辆AGV在同一路径沿相同方向行驶,后面的AGV行驶速度较快,与前面车辆发生追尾碰撞。针对这3种冲突,在路径设置时应加以限制,避免冲突发生。为了提高AGV系统的适应性和可靠性,AGV路径特征描述如下:
(1)每辆AGV同时只能接收一个任务,在AGV未进入取货路段之前允许任务变更,在AGV进入取货路段之后不允许任务变更,必需执行完当前任务才能接收下一搬运任务;
(2)每辆AGV行驶速度设置相同,根据实际运行情况选择直线速度、转弯速度;
(3)每辆AGV在驶近目标点和驶离目标点时的减速度和加速度设置相同;
(4)每条路段均为单相行驶路线,并且行驶方向固定;
(5)每条路段允许多台AGV同时运行;
(6)车辆之间设置行驶安全距离,避免发生追尾碰撞;
(7)任意2条平行路段之间设置足够的行驶间距,避免发生占道刮擦;
(8)每个路径交叉区域均为单车行驶区域,同一时刻只允许1辆AGV驶入。
2.2 A*路径规划算法
当地图环境已知时,为了求解最短路径,国内外学者研究了许多算法,比如遗传算法、神经网络算法、Dijkstra算法及A*算法等[3]。遗传算法模拟染色体的遗传及变异特性,通过编码随机选择初始种群,计算适应函数和选择率,进而模拟交叉、变异行为,判断下代是否满足需求,对于最优路径的求解需要多次迭代,运算复杂度较高。Dijkstra算法的特点在于采用类似等势线的逐级扩展搜索策略,只对部分连接节点进行搜索即可。A*算法作为一种启发式搜索算法,加入了一些限定条件,可以有效舍弃一些路径点,从而增加搜索效率,但是由于A*算法并没有完全遍历所有可行解,所得到的结果不一定是最优解。
综合考虑路径搜索效率,文中选择A*算法搜索最短路径。A*算法可用式(2)描述:
其中:f(n)是从起始点经路径点n到达目标点的距离估计;g(n)为从起点到达路径点n的实际距离;h(n)为从路径点n到达目标点的距离估计函数。选择路径点n到达目标点的欧式距离作为估计函数,即:,其中xd,yd为目标点的坐标,xn,yn为路径点n的坐标。算法执行过程如图1所示。
从图1中可以看出,首先将AGV起始位置点设置为起点k,搜索与起点k相连的路径点,并计算k与所有路径点的距离,选择距离最小的路径点作为新的搜索起点继续执行,直到找到目标点为止。
3 电力计量检定车间中的应用
文中提出的多AGV复合指标动态任务调度模型在江苏省电力公司超大规模电力计量检定数字化车间进行了实际应用测试。江苏电能表自动化检定基地采用“机器人+AGV+检定装置”的检定方案,分布有电能表检定装置、自动挂卸表机器人、AGV运输小车及转接台等。智能机器人实现自动挂卸表、条码扫描及视觉定位功能;自动检定装置实现自动压接、翻转及功能检测;AGV小车完成箱垛的输送任务。检定任务开始时,智能电能表通过AGV输送单元从库房接驳处输送到检定单元,智能机器人把电能表从周转箱取出挂到电能表自动化检定装置,机器人挂表的同时完成身份识别;电能表自动化检定装置完成耐压测试、功能及误差检测,检定完成后由机器人把电能表下到周转箱;再由AGV输送到库房接驳处,送至封印贴标线,最后送到自动化库房。在整个任务流程中,AGV系统负责电能表的转接输送,AGV调度系统的可靠性和合理性对电能表自动化检定任务的执行效率起着关键作用[8,9,10,11,12]。
电能表自动化检定AGV路线区域分布如图2所示,检定区根据区域位置划分为4个区:A区、B区、C区、D区,A区设置A1-A5共5条检定线,B区设置B1-B9共9条检定线,C区设置C1-C4共4条检定线,D区设置D1-D4共4条检定线,其中A5线、B1线、B9线、C1线、C4线、D1线、D4线为AGV单边输送路线,其余2条检定线共用1条输送路线,AGV双边伸叉输送。为避免相向冲突,每条输送路径的AGV行驶方向固定,如图中黄色箭头所示。
检定区包含253个取货工位,253个送货工位;接驳区负责检定区和仓储库房的转运接驳,包含3个取货工位和3个送货工位;充电区设置4个充电站点,当AGV电量小于设定阈值时,车辆自动触发充电任务。此外,检定区内设置了若干临时待命点,当车辆处于空闲状态时会自动前往待命点等待任务分配。临时待命点根据区域繁忙程度和车辆行驶便捷性分配,如接驳区承担了整个检定区的电能表转接任务,吞吐量高,因此在接驳区设置了5个临时待命点,以保证接驳任务能够及时搬运。AGV系统共配置了12辆AGV小车,为了避免车辆在路径交叉口处出现死锁和碰撞,为每个交叉口划分唯一车辆通行区域,同一时刻只允许1辆AGV通行,其余车辆原地等待。
图3为某一时刻生产环境中AGV系统测试任务分布情况。对于当前系统缓存里所有AGV任务,调度系统根据任务位置、任务优先级与任务等待时间自动搜索需要先执行的AGV任务。这种多目标复合调度模型能保证AGV任务得到及时执行,确保在整个生产系统AGV数量最小配置下任务执行效率最大化。
考虑车辆等待时间、队列长度、系统吞吐量、运行距离、车辆利用率等因素。将AGV多目标复合调度模型与基于时间优先的通用调度策略任务执行能力进行比较,在正常8 h满负荷生产条件下,多目标复合调度策略AGV执行搬运次数1386次,完成单相电能表检定32 080只,三相电能表检定3389只;时间优先调度策略AGV执行搬运次数1155次,完成单相电能表检定26 661只,三相电能表检定3106只。可见,时间优先调度的AGV任务执行效率仅为多目标复合调度下AGV任务执行效率的83%。
4 结束语
针对AGV系统调度及路径规划,提出了基于车辆行驶距离、任务等待时间和搬运任务优先级的AGV多目标复合任务调度模型,解决了实际生产中搬运效率与紧急任务的处理需求。综合考虑车辆冲突、死锁,运行安全性等因素,采用A*算法进行AGV路径规划,求解AGV最短路径,具有较强的实用性。文中提出的AGV任务调度模型与路径规划算法在超大规模电力计量数字化车间取得了较好的应用效果,具有一定的推广应用价值。
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